View
12
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Tájékoztató
a „Különleges megmunkálások” című tárgy oktatásához
Neptun kód: GEGTT324M
Szak: Gépészmérnöki mesterszak (MSc)
Évfolyam: II.
Szakirány: Gépgyártástechnológia és gyártási rendszerek
Előadó: Dr. Maros Zsolt egyetemi docens
Gyakorlatvezető: Kun-Bodnár Krisztina tanársegéd, Dr. Maros Zsolt egyetemi docens
Időtartam: 2019. szeptember 9. – december 13.
heti 2 óra előadás és 1 óra gyakorlat (kéthetente 2 óra, 21k3)
Előadási és gyakorlati órák ütemterve
37. hét Ea.: A megmunkálási technológiák osztályozása a hasznosított energia forrása
szerint. Tendenciák a megmunkálások fejlődésében.
Gy: Tájékoztató a félévközi követelményekről. Feladatkiadás.
38. hét Ea.: Hőhatás elvét hasznosító különleges megmunkálások. Elektroeróziós
megmunkálások.
39. hét Ea.: Lézeres megmunkálások. A lézersugár előállítása és sajátosságai. Lézer
típusok. Lézeres vágás sajátosságai és alkalmazásai.
Gy: Egyéni feladat otthoni készítése, konzultáció
40. hét Ea.: A plazmasugaras és elektronsugaras megmunkálások jellegzetességei.
Jellegzetes alkalmazási területek.
41. hét Ea.: Kémiai és elektrokémiai megmunkálások. A maratás jellegzetességei és
alkalmazási területei. Az anodikus oldás elve. Elektrokémiai süllyesztés és
polírozás. Elektrokémiai köszörülés, elizálás.
Gy.: Labor: Plazmasugaras megmunkálás.
42. hét Ea.: Mechanikai energiát hasznosító különleges megmunkálások. Ultrahangos
megmunkálások. Az ultrahang előállítása. A leválasztás sajátosságai.
43. hét Ea.: Vízsugaras megmunkálások. Abrazív vízsugaras vágás technológiája és
jellegzetességei. A vágósugár tulajdonságai, az anyagleválasztás lényege.
Gy: Egyéni feladat otthoni készítése, konzultáció
44. hét Ea.: Az abrazív vízsugaras vágás berendezései. A technológiai paraméterek
hatása a vágás minőségére, pontosságára és termelékenységére.
45. hét Ea.: A gyors prototípus készítés lényege és eljárásai, helye szerepe és
felhasználása a gépgyártástechnológiában.
Gy.: Vízsugaras vágás. Gyárlátogatás.
46. hét Ea.: Tartósságnövelő mechanikai megmunkálások. Felülethengerlés,
felületvasalás, felületszilárdítás.
47. hét Ea: Nagysebességű forgácsolás. A leválasztás jellegzetességei. És alkalmazási
területei. Nagysebességű marás. A megmunkáló rendszerrel szemben
támasztott követelmények.
Gy.: Hallgatói előadások I.
48. hét Ea.: Ultraprecíziós forgácsolás sajátosságai, követelményei. Szerszámok és
szerszámgépek. A gyémánt különleges forgácsolási tulajdonságai.
49. hét Ea.: A keménymegmunkálás jellegzetességei. Határozott és határozatlan élű
szerszámokkal végzett megmunkálások összehasonlítása. Technológiai
jellegzetességek.
Gy.: Feladatbeadás, hallgatói előadások.
50. hét Ea.: A mikroforgácsolás és a környezetbarát megmunkálások jellegzetességei és
alkalmazási területei.
A tantárgy félévi lezárásának módja: aláírás és kollokvium
Az aláírás megszerzésének feltételei:
Egyéni feladat eredményes elkészítése.
A vizsga: szóbeli, 30 perc felkészülési idővel. A vizsgán a tantárgy teljes anyagának a
gyakorlati alkalmazáshoz szükséges elsajátításáról kell számot adnia a vizsgázónak. A vizsga
értékelése ötfokozatú.
Irodalom
1. Dudás I.: Gépgyártástechnológia I. A gépgyártástechnológia alapjai. Miskolci Egyetemi
Kiadó, 2000., p583
2. Dudás I.: Gépgyártástechnológia III. A megmunkáló eljárások és szerszámaik. Fogazott
alkatrészek gyártása és szerszámaik. Miskolci Egyetemi Kiadó, 2003., p539
3. Gribovszki L.: Gépipari megmunkálások. Tankönyvkiadó, Budapest 1977, p454
4. Momber: Principles of abrasive waterjet cutting, Springer 1998, p394
5. Niebel-Draper-Wysk: Modern manufacturing process Engineering, Mc Graw-Hill
Publishing Company 1989, p986
6. http://www.uni-miskolc.hu/~ggytmazs/
Miskolc, 2019. szeptember 9.
Dr. Maros Zsolt
egyetemi docens
Tájékoztató
a „Különleges megmunkálások” című tárgy oktatásához
Levelező tagozat
Neptun kód: GEGTT324ML
Szak: Gépészmérnöki mesterszak (MSc),
Évfolyam: II., Gépgyártástechnológia és gyártási rendszerek, Minőségbiztosítás
Előadó: Dr. Maros Zsolt egyetemi docens
Időtartam: 2019. szeptember 9. – december 14.
Kiméret: 16/0/k/4
Előadási órák ütemterve
1. ea A megmunkálási technológiák osztályozása a hasznosított energia forrása szerint.
Tendenciák a megmunkálások fejlődésében. Hőhatás elvét hasznosító különleges
megmunkálások. Elektroeróziós megmunkálások. Lézeres megmunkálások. A lézersugár
előállítása és sajátosságai. Lézer típusok. Lézeres vágás sajátosságai és alkalmazásai. A
plazmasugaras és elektronsugaras megmunkálások jellegzetességei. Jellegzetes
alkalmazási területek.
2. ea Kémiai és elektrokémiai megmunkálások. A maratás jellegzetességei és alkalmazási
területei. Az anodikus oldás elve. Elektrokémiai süllyesztés és polírozás. Elektrokémiai
köszörülés, elizálás. Mechanikai energiát hasznosító különleges megmunkálások.
Ultrahangos megmunkálások. Az ultrahang előállítása. A leválasztás sajátosságai.
Technológiai jellemzők.
3. ea Vízsugaras megmunkálások. Abrazív vízsugaras vágás technológiája és jellegzetességei.
A vágósugár tulajdonságai, az anyagleválasztás lényege. Az abrazív vízsugaras vágás
berendezései. A technológiai paraméterek hatása a vágás minőségére, pontosságára és
termelékenységére. A gyors prototípus készítés lényege és eljárásai, helye szerepe és
felhasználása a gépgyártástechnológiában.
4. ea Tartósságnövelő mechanikai megmunkálások. Felülethengerlés, felületvasalás,
felületszilárdítás. Nagysebességű forgácsolás. A leválasztás jellegzetességei. És
alkalmazási területei. Nagysebességű marás. A megmunkáló rendszerrel szemben
támasztott követelmények. Ultraprecíziós forgácsolás sajátosságai, követelményei.
Szerszámok és szerszámgépek. A gyémánt különleges forgácsolási tulajdonságai. A
keménymegmunkálás jellegzetességei. Határozott és határozatlan élű szerszámokkal
végzett megmunkálások összehasonlítása. Technológiai jellegzetességek.
A tantárgy félévi lezárásának módja: aláírás és kolokvium
Az aláírás megszerzésének feltételei:
Aktív részvétel, az előadásokon. Az előadások látogatásának teljes hiánya végleges aláírás
megtagadást von maga után.
A vizsga: szóbeli, 30 perc felkészülési idővel. A vizsgán a tantárgy teljes anyagának a gyakorlati
alkalmazáshoz szükséges elsajátításáról kell számot adnia a vizsgázónak. A vizsga értékelése
ötfokozatú. Jeles zárthelyi dolgozat és kiváló beszámolók a vizsga értékelésébe beszámítanak.
Irodalom
1. Dudás I.: Gépgyártástechnológia I. A gépgyártástechnológia alapjai. Miskolci Egyetemi Kiadó,
2000., p583
2. Dudás I.: Gépgyártástechnológia III. A megmunkáló eljárások és szerszámaik. Fogazott
alkatrészek gyártása és szerszámaik. Miskolci Egyetemi Kiadó, 2003., p539
3. Gribovszki L.: Gépipari megmunkálások. Tankönyvkiadó, Budapest 1977, p454
4. Momber: Principles of abrasive waterjet cutting, Springer 1998, p394
5. Niebel-Draper-Wysk: Modern manufacturing process Engineering, Mc Graw-Hill Publishing
Company 1989, p986
6. http://www.uni-miskolc.hu/~ggytmazs/
Miskolc, 2019. szeptember 9.
Dr. Maros Zsolt
egyetemi docens
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Keménymegmunkálás
Gyors prototípus készítési eljárások
Tartósságnövelő mechanikai megmunkálások
Ultrahangos és elektronsugaras megmunkálások
Különleges megmunkálások feladatok
Elektro-eróziós megmunkálások
Lézersugaras megmunkálások
Ultraprecíziós megmunkálások, mikroforgácsolás
Plazmasugaras megmunkálások
Elektrokémiai megmunkálások
Vízsugaras-, abrazív vízsugaras megmunkálás
Nagysebességű forgácsolás
MISKOLCI EGYETEM
Gyártástudományi Intézet
Miskolc-Egyetemváros
EGYÉNI FELADAT
„Különleges gyártástechnológiák” c. tantárgyból
«Név»
hallgató részére
1. Készítsen 5-10 oldalas tanulmányt a „«Feladat»” témakörében! A kidolgozás során érintse
az alábbi területeket:
• az eljárás komponensei
• működése
• az anyagleválasztás lényege
• technológiai paraméterek
• jellegzetes és/vagy különleges alkalmazások
2. Készítsen egy maximum 10 perces kiselőadást (kb 10 dia), és ennek segítségével számoljon
be szóban is a munkájáról!
A feladat beadása két file elektronikus benyújtásával történik. (Feladat és prezentáció)
Az előadások megtartására a szorgalmi időszak utolsó két hetében kerül sor.
Beadási határidő: 2019. november 19.
Miskolc, 2019. szeptember 17.
Dr. Maros Zsolt
egyetemi docens
Miskolci Egyetem
Gépészmérnöki és Informatikai Kar
Gyártástudományi Intézet
Lézersugaras megmunkálás
Különleges megmunkálások c. tantárgyhoz tartozó beadandó dolgozat
Készítette: Bekus Ágnes
Neptun kód: E4OG15
2018
- 2 -
Tartalomjegyzék
1. Történelmi háttér .......................................................................................................... 3
2. A lézerek működése ..................................................................................................... 3
3. A lézer felépítése .......................................................................................................... 4
4. Lézersugaras megmunkálások ..................................................................................... 6
4.1. Lézersugaras vágás ............................................................................................. 7
4.2. Lézersugaras fúrás ............................................................................................ 11
4.3. Egyéb alkalmazások ......................................................................................... 12
5. Felhasznált irodalom .................................................................................................. 13
- 3 -
1. Történelmi háttér
A lézersugár nem létezhetett volna a fény részecske jellegének leírása és a stimulált
emisszió alkalmazása nélkül, melyek Albert Einstein nevéhez kötődnek.
Az első működő készülék 1960 május 16-án készült el egy amerikai fizikus, Theodore
Harold Maiman jóvoltából. Egy mindkét végén tükröző réteggel bevont, csőbe helyezett,
1cm átmérőjű és 2cm hosszúságú mesterségesen növesztett rubin rúd, valamint egy xenon
villanólámpa segítségével létrehozta az első lézerimpulzusokat.
1964-ben Charles Hard Townes, Nyikolaj Gennagyijevics Bászov és Alekszandr
Mihajlovics Prohorov megosztva fizikai Nobel-díjat kaptak a kvantumelektronika területén
végzett munkájukért, mely elvezetett a mézer-lézer elvű oszcillátorok és erősítők
létrehozásához. 1967-ben az angol The Welding Institute kutatóintézetben lemezvágáshoz
fejlesztettek lézereket. 1970-ben a Messer Griesheim piacra dobja az első CNC lézersugaras
vágóberendezést.
2. A lézerek működése
A lézerek olyan fényforrások, amelyek vékony, egyszínű, kis széttartású fénynyalábot
sugároznak ki, melyben a teljesítménysűrűség igen nagy lehet.
A lézeres anyagmegmunkáláshoz elengedhetetlen a lézer fényének és a munkadarab
anyagának kölcsönhatása. Ez az 1. ábrán látható módon háromféleképpen történhet meg:
- abszorpció
- spontán emisszió
- indukált/stimulált emisszió
1. ábra
Emisszió, abszorpció [1]
- 4 -
Ha egy atomban lévő elektront gerjesztünk, akkor az elektron alacsonyabb energiájú
állapotba ugrik, miközben az atom a két energiaszint különbségével megegyező energiájú
fotont sugároz ki. A gerjesztett atomra ugyanolyan hv energiájú foton esik, mint amilyent
magából kisugározna. A beesés pillanatában a beeső foton hatására azonnal megtörténik a
kisugárzás, ezért nevezzük a folyamatot stimulált emissziónak. Ilyenkor a beeső foton nem
nyelődik el, hanem ugyanabban az irányban folytatja útját. A kisugárzott második foton is
ugyanebben az irányban halad, az első fotonnal megegyező frekvenciával, sőt vele azonos
fázisban.
A lézernél a stimulált emisszió egymás után sokszor megtörténik. Így meghatározott
frekvenciájú, azonos irányban haladó, egymással megegyező fázisú fotonokat, vagyis
lézersugarat kapunk.
3. A lézer felépítése
A lézersugárzás megvalósulásához néhány alapvető feltételnek teljesülnie kell. Először
is szükség van egy aktív közegre (anyagi rendszerre) amelyben a lézer nyalábját alkotó
fotonok megszületnek, ebben játszódik le a stimulált emisszió. Halmazállapotát tekintve az
aktív közeg lehet gáz, folyadék vagy szilárd halmazállapotú, ami a lézerek csoportosításának
egyik szokásos alapja is.
Másodszor egy olyan módszerrel kell rendelkeznünk, amellyel a lézeranyag atomjainak
jelentős számát gerjesztett állapotba hozhatjuk. A lézeranyag gerjesztési folyamatát
pumpálásnak nevezzük, leggyakrabban a 2. ábrán látható módon elektromos vagy optikai
folyamatok révén valósul meg.
2. ábra
Elektromos és optikai pumpálás [2]
- 5 -
Az a.) esetben a gerjesztés, kisülés longitudinális vagy transzverzális, mely egyenáramú
tápegységek segítségével valósítható meg. Az aktív közeggel érintkező elektróda
szennyezheti a gázteret, ami leállást is eredményezhet. Ezen probléma orvoslására való a b.)
pontban látható rádiófrekvenciás gerjesztés, ahol a pumpáló teljesítmény a gáztartály
dielektrikum anyagán kapacitív csatolással jut keresztül, ami által a szennyeződés
elkerülhető. A másik gyakran alkalmazott pumpálási típus a c.) pontban látható optikai
pumpálás, melynél intenzív fényforrások fotonjai végzik az aktív közeg részecskéinek
gerjesztését. Erre a célra a klasszikus fényforrások közül a villanólámpák és az ívlámpák
alkalmasak. Nagy hátrányuk azonban az, hogy széles spektrumuk miatt fényüknek csak
csekély hányada hasznosul, nagyobb része hőként veszendőbe megy. Ezen a helyzeten
javítanak a d.) és e.) pontban látható lézerdiódák. Közel monokromatikus fénye miatt ügyelni
kell arra, hogy hullámhosszukat megfelelően illesszük az aktív anyag abszorpciós
átmenetének energiájához.
Végül meg kell találnunk a módját, hogyan érhetjük el, hogy a fény ne szökjön ki addig
a lézeranyagból, amíg kellően sok stimulált emissziós foton-kétszerezés nem történik. Ezt
úgy valósíthatjuk meg, hogy a lézeranyagot úgynevezett optikai rezonátorba helyezzük
(3. ábra), amelyben tükrökön verődik oda-vissza a fény. Ha pedig az egyik végén a tükör
féligáteresztő, ez a fény egy részét átengedi.
3. ábra
Lézersugár létrehozása [3]
A lézer energiaforrása elektromos kisülés vagy erős fényforrás is lehet.
Vannak speciális anyagok, amelyeknél az elektron az átlagosnál hosszabb időt is
eltölthet a gerjesztett energiaszint alatt. Az elektronnak ezt az állapotát metastabil állapotnak
- 6 -
nevezik, és ez fontos szerepet játszik a lézerhez vezető jelenségek között. Maiman a
sorsdöntő kísérletében rubinkristállyal dolgozott, gerjesztésként pedig egy villanólámpa
fényét használta. A rubin-kristály (4. ábra) két végére féligáteresztő, illetve egy nagy
visszaverő-képességű tükörréteget párologtattak.
4. ábra
Rubinlézer [4]
Az optikai üregből a felhasználó számára hasznos fényt, a lézernyalábot a kicsatoló elem
segítségével vezetjük ki. Ez lehet egy részben átlátszó szilárd test, egy teljesen átlátszó gáz,
vagy akár egy diffrakciós rács is.
4. Lézersugaras megmunkálások
Az ipari és megmunkálási célú lézerberendezésekhez, sugarakhoz és technológiákhoz
minden esetben a lézersugár energiatartalmát (teljesítményét) használjuk fel az
anyagmegmunkálásra. Ez azt jelenti, hogy a lézersugár energiája a megmunkálandó
anyagban elnyelődik, ott hővé alakul, és ez a hőenergia fejti ki a megmunkálási technológia
szempontjából lényeges hatást.
A lézereknek számos előnyük van, többek között a nagy megmunkálási sebesség, nagy
precizitás, az energiasűrűség nagy tartományban választható és pontosan szabályozhat, kis
fajlagos hőterhelés a munkadarabra, jól automatizálható, nagy gyártási rugalmasság, a
munkadarabra nem hat erő, jól kombinálható más technológiákkal.
A lézerek egyik legelterjedtebb csoportosítása a halmazállapot szerinti, vagyis lehetnek
gáz-, folyadék- vagy szilárdlézerek.
A gázok számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek a lézerek működése
szempontjából: elektromos kisülésekkel közvetlenül gerjeszthetőek, a gázközeg homogén,
illetve könnyen homogenizálódik, s ezáltal stabilabb nyalábképet eredményez, áramoltatás
- 7 -
mellett jól stabilizálható működést biztosít, s alkalmazása esetén igen tágak a lehetőségek a
rezonátor geometriájának megválasztásában. A gázlézerek közül a legelterjedtebbek a CO2
és a He-Ne lézerek. A CO2 infravörös fényt adó lézer, amely a széndioxid rezgési-forgási
energiaszintjei közötti átmeneteken alapul. Ez a legolcsóbb azon lézerek közül, amelyekből
nagy energiájú fénysugár nyerhető. A He-Ne lézer az egyik legolcsóbb és igen elterjedt típus,
több hullámhosszon is bocsáthat ki lézerfényt. Mindkét gáz egy üveg lézercsőben van,
melyben a nyomás kisebb, mint a normális légköri nyomás, ugyanis csak így lehet
elektromos gázkisülést létesíteni.
A szilárd halmazállapotú anyagok sűrűsége sokkal nagyobb, mint a gázoké, ezért a
szilárd aktív közegű lézerek aktív anyaga térfogategységre vonatkoztatva sokkal több
anyagot tartalmaz, ezáltal energiadúsabb, illetve kisebb méretű lézerek építését teszi
lehetővé.
A folyadék lézerek legtöbbjében az aktív közeg egy fluoreszkáló szerves festékmolekula
oldata. Ezen lézerek sugárzási hullámhossza néhányszor 10 nanométer széles
hullámhossztartományban, hullámhossz szelektív visszacsatoló elemek segítségével
hangolható.
4.1. Lézersugaras vágás
Az első ipari alkalmazású lézerek a nyolcvanas évek közepén jelentek meg, melyek
főként vágási és lyukasztási feladatok elvégzésére alkalmas berendezések voltak. A
kilencvenes években lassan gyarapodott a lézerek száma, majd az ezredforduló környékétől
rohamosan emelkedni kezdett.
Ipari megmunkálások: vágás, fúrás, hegesztés, lemezhajlítás, feliratozás, hőkezelés,
átolvasztás, sztereolitográfia, felületi mikroötvözés.
Egy üvegcsőben áramoltatott nagy tisztaságú, kisnyomású gázt középfrekvenciás,
nagyfeszültségű impulzusokkal gerjesztik. A keletkezett lézersugarat tükrökön vagy
üvegszálon át juttatják el a vágófejhez. Itt egy vagy több speciális anyagú lencse végzi a
fókuszálást. Vastagabb anyagokhoz általában 190mm gyújtótávolságú, míg 6mm vastagság
alatt 110mm-es fókusztávolságú cinkszelenid anyagú lencséket használnak. A lencse a
beérkező fényt a tárgy felületére fókuszálja, a fókuszpont átmérője 0,1 mm körül van. Így
rendkívüli energia koncentrálódik nagyon kis területen: hatására létrejön a vágás.
- 8 -
A lézersugárral történő vágást legelterjedtebben fémes anyagok esetén alkalmazzák,
minden esetben fókuszált lézersugárral, annak érdekében, hogy a lézersugár intenzitása
kellően nagy legyen.
A 6. ábrán látható a vágófej, melynek jellegzetes eleme a fúvóka. Ennek furatán együtt
lép ki a fókuszált lézersugár és a vágógáz.
6. ábra
A vágófej
A védőgáz kétféle lehet, ez adja a lézervágások csoportosításának alapját.
Az első az oxidációs vagy égető vágásnak, melynek során a vágandó anyagot olyan
magas hőmérsékletre hevítik, hogy az meggyullad a felületre fúvatott nagy tisztaságú
oxigénben. Ezzel a technológiával olyan anyagok vághatók, amelyeknek gyulladáspontja
alacsonyabb, mint az olvadáspontja. Ilyen anyagok például az ötvözetlen és a gyengén
ötvözött acélok. A 2-3 bar nyomású oxigén segít az ömledék és salak kifúvásában is.
A másik pedig az olvasztó vagy inert gázos vágás, melynek során az anyagot
lézersugárral olvadáspontjáig hevítik, majd a keletkezett olvadékot semleges segédgáz
(rendszerint nitrogén) segítségével nagy nyomáson (13-25 bar) kifúvatják a keletkezett
vágórésből.
Létezik egy szublimációs vágás nevű eljárás is, melyet olyan anyagok vágására
használnak, amelyeknek nincs olvadáspontja (például a fa, műanyag, kerámia vagy papír).
A vágásra jellemző, hogy a munkadarab mechanikus érintése nélkül történik, a vágórés
keskeny, a fémeknél kb. 0,2 mm, a vágott felület minősége jó, utánmunkálást nem minden
esetben igényel és jól automatizálható.
A vágás a lemez átlyukasztásával kezdődik. A 7. ábrán láthatóak a kezdő lépések.
- 9 -
7. ábra
A vágás kezdete [5]
Amíg a lemez át nem lyukadt, a lézersugár által felhevített, olvadék- és
gőzhalmazállapotba került anyag a lézersugárral szemben halad, arrafelé, ahol a vágófej van.
A levegőben röpülő, apró, izzó olvadékcseppek szikraeső látványát nyújtják, mert a levegő
oxigénjével reagálva el is égnek. Az átlyukasztás utolsó lépését fölülről áramló munkagáz
segíti, kifújja az olvadékot a lyukból. Ezután jöhet a tényleges vágás. (8. ábra)
8. ábra
Lézersugárral történő vágás [5]
Az átlyukasztást követően gondoskodni kell arról, hogy a vágófej a munkadarabhoz
képest egyenletes, szabályozott sebességgel haladjon, miközben a fúvóka- és a
fókusztávolság előírt értéken tartásáról folyamatosan gondoskodni kell. A 8. ábrán látható,
- 10 -
hogy a vágási front nem függőleges, mivel a lézer vagy jelen esetben a munkadarab
mozgásban van. Továbbá a felület sem szabályos, alakját elsősorban a fókuszon belüli
intenzitás-eloszlás befolyásolja.
Mivel ez az olvadék szinte mindig jól nedvesíti a szilárd halmazállapotú fémet, nagy
esélye van annak, hogy a vágási rés alján feltapad a lemez szélére, ott szilárdul meg. Ezt
sorjának, illetve a lézertechnikában szakállképződésnek (9. ábra) nevezik.
9. ábra
Szakállképződés [5]
A sorja kialakulásának legvalószínűbb oka az úgynevezett „irányfüggő vágás”,
amelynek általában az az oka, hogy a gázáram és a lézersugár tengelye nem esik egybe.
A paraméterek megválasztása közben figyelni kell a sugár teljesítményére és
teljesítménysűrűségére, a fókuszáló lencse távolságára, a sugárnyalábon belüli intenzitás-
eloszlásra, a vágandó lemez anyagára és vastagságára, a gázfúvóka átmérőjére, a fúvóka és
a lemez közötti távolságra.
A vágási paraméterek közé tartozó vágási sebesség számos tényező függvénye.
Általában elmondható, hogy az ipari síklézerek nagyon gyorsak: 1mm-es szerkezeti
acéllemez vágása esetén a vágási sebesség 6000-12000 mm/perc között van. A
megmunkálható lemezvastagságnál általában 6-12mm-es acéllemez, 8mm-es alumínium
lemez és 10mm-es rozsdamentes lemez a felső korlát. Minden lézervágó gép az emberi szem
számára láthatatlan infravörös tartományban dolgozik (pl.: CO2 : 1060 nm-es hullámhossz)
Az ipari lézerek teljesítménye általában 1 és 20 kW között van.
- 11 -
A lézervágás különösen alkalmas kis darabszámú, alakos fém munkadarabok
készítésére, de a lézereket egyre nagyobb számban használják fel nemfémes anyagok
vágására is. Ennek oka a gazdaságosságon kívül az is, hogy lézervágással jó minőségű
termékek készíthetők.
A lézeres vágás az egyik legszélesebb körben alkalmazott lézeres anyagmegmunkálási
eljárás. A 10. ábrán az érszűkületek kezelése során használt sztentek láthatóak.
10. ábra
A sztentek [5]
4.2. Lézersugaras fúrás
A vágás mellett a lézersugár ipari alkalmazásai közé tartozik a fúrás is, mely akkor
előnyös, amikor a megmunkálandó anyag vagy nagy keménységű, vagy kis átmérőjű, esetleg
különleges alakú furat elkészítése a cél.
A fúrás során a rövid impulzusidejű, nagy energiasűrűségű lézersugár először
olvadáspontjáig hevíti az anyagot. További besugárzás hatására a lézersugár elpárologtatja,
majd a folyamat során keletkező gőz nyomása eltávolítja az olvadékot a furatból.
A megmunkálási időt tekintve a leggyorsabb eljárás, amikor egy impulzussal hozzák
létre a furatot. Valamivel nagyobb pontosság érhető el akkor, amikor több kisebb impulzus
alkalmazásával fúrnak, bár ez lassítja is a folyamatot. A pontosság tovább növelhető azzal,
ha a megmunkálás nem egy lyukasztásból áll, hanem egy kört impulzusról impulzusra
vágnak ki az alapanyagból. A legpontosabb és egyben legidőigényesebb eljárás során egy
spirális pályán mikrométerről mikrométerre alakítják ki a furatot. (11. ábra)
- 12 -
11. ábra
Lézersugárral történő fúrás [6]
4.3. Egyéb alkalmazások
Az ipari alkalmazásokon kívül ma az élet sok területén találkozhatunk a lézerrel, mely
az elmúlt 40 év során szinte észrevétlenül váltak a társadalmunk részeivé. Nevével
leggyakrabban a CD-k, DVD-k, Blue Ray lemezek és a lézersugaras nyomtatók kapcsán
találkozhatunk.
Előnye, hogy ún. optikai szálban is lehet vezetni, ahol nem érik romboló hatások, ezért
a lézeres adatátvitelt pl. a telefonközpontok összekötésére, az internet-szolgáltatók
adatátviteli bázisának kiépítésére vagy videó-rendszereket összefogó kommunikációs
hálózatok központi egységének telepítésére is jól föl lehet használni.
Ezen túlmenően az autók karosszériáját több tíz méter hosszan lézerhegesztett varratok
tartják össze erősebben és biztonságosabb módon úgy, hogy mindemellett még
gazdaságosabban is kivitelezhetőek, mint hagyományos versenytársaik.
Nagy a jelentősége a lézersugarak felhasználásának a gyógyításban is, ma már
szemműtéteket is végeznek vele, de hegesedéseket, bőrkinövéseket, vesekövet és rossz
fogakat is tudnak gyógyítani a lézersugárral.
Nevével találkozhatunk még a fegyvergyártásban, a boltok árukódot leolvasó
készülékeiben, valamint eldobható borotvák kapcsán is.
A filmgyártásban is előre tört a lézersugár, a minél élethűbb rögzítés kivitelezésére
használják. A berendezés alapja három szilárdtest lézer, melyek a három színcsatorna piros,
zöld és kék hullámhosszain működnek.
- 13 -
5. Felhasznált irodalom
[1] Dr. Almási Gábor, Dr. Erdélyi Miklós, Dr. Fülöp József András, Dr. Hebling János,
Dr. Horváth Zoltán, Dr. Kovács Attila Pál, Dr. Rácz Béla, Dr. Smausz Kolumbán
Tomi – Lézerfizika, 2013
[2] Geretovszky Zsolt - Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba, 2011
[3] http://gepnet.hu/hirek/Szakcikkek/lezeres_gepvezerles_alkalmazasa_foldmunkagep
eken_ii_-296.html
[4] http://www.ngkszki.hu/~miki/rlhun.html
[5] Búza Gábor – Lézersugaras technológiák I., 2012
[6] http://www.techmonitor.hu/termek-megoldas/erintesmentes-preciz-furas-20180413
Különleges megmunkálások
Vizsgatételek
2019/2020 I. félév
1. A különleges gyártási technológiák csoportosítása. A szikraforgácsolás lényege, a
szikraközben lejátszódó folyamatok sajátosságai, szerszámanyagok, öblítési technikák,
dielektrikumok, elektróda fogyás..
2. A szikraforgácsolás változatai, fontosabb paraméterei és tényezői. Pontosság,
felületminőség, termelékenység.
3. A lézersugár előállítása, típusai, sajátosságai.
4. A lézersugaras megmunkálás lényege, a megmunkáló gépek felépítése, jellegzetes
technológiák.
5. Plazma- és elektronsugaras vágási technológiák sajátosságai.
6. A kémiai megmunkálás sajátosságai. Az elektrokémiai megmunkálások lényege és
jellegzetes eljárásai. Elektrokémiai süllyesztés és polírozás.
7. Az elektrokémiai köszörülés lényege és eljárásai. Az elektroeróziós és az elektrokémiai
eljárások összehasonlítása.
8. Az ultrahangos megmunkálás lényege, elemei, jellegzetességei.
9. Az abrazív vízsugaras vágás lényege és elemei. Jellegzetes sugár kialakítások, a
megmunkáló sugár jellegzetességei, abrazív anyagok.
10. A vízsugaras anyagleválasztás során lejátszódó jellegzetes mechanizmusok, a vágórés
pontossága és felületminősége, a vágás hatékonysága, a technológiai paraméterek hatása.
11. A gyors prototípus készítés lényege, célja, jellegzetes eljárásai, alkalmazási területei.
12. Az élettartam növelő megmunkálások lényege és célja. Felületvasalás, hengerlés,
ütveszilárdítás. Jellegzetes paraméterek és hatásuk a megmunkált réteg tulajdonságaira.
13. A nagysebességű forgácsolás lényege és jellegzetességei, alkalmazási területei.
14. Az ultraprecíziós forgácsolás jellegzetességei és szerszámai (szerszám anyagok).
15. A keményesztergálás sajátosságai. Minimálkenés célja és megvalósításának lehetőségei.
Miskolc, 2019. szeptember
Dr. Maros Zsolt
egyetemi docens
Recommended